Grafiet is 'n mineraal, 'n stabiele kristallyne modifikasie van koolstof. Dit behou sy oorspronklike eienskappe onder standaardtoestande. Die materiaal is vuurvast, dig genoeg en het hoë elektriese geleidingsvermoë. Dit blyk deur antrasiet te verhit sonder lugtoegang. Dit word gebruik in gieterye, in die vervaardiging van staal, sowel as vir smering in rolproduksie. Maar hierdie areas dek nie alle gebruiksareas nie.
Basiese kenmerke
As jy belangstel in die vraag wat die digtheid van grafiet is, moet jy weet dat hierdie parameter 2230 kg/m3 is. Nog 'n allotropiese vorm van koolstof is diamant, en daarom word grafiet soms daarmee vergelyk. Laasgenoemde het elektries geleidende eienskappe en dien as 'n halfmetaal. Hierdie eiendom het sy weg gevind in die elektrodevervaardigingsproses.
Die digtheid van grafiet is nie al wat jy hoef te weet as jy belangstel in hierdie mineraal nie. Daar is ook ander eiendomme om te oorweeg. Byvoorbeeld, hierdie kristallyne modifikasie van koolstof smelt nie, maar wanneerwat aan 'n temperatuur van 3500 °C blootgestel word, ontbrand. Die materiaal gaan deur die vloeistoffase en gaan na die gasvormige toestand.
As die toestande egter voorsiening maak vir 'n toename in druk tot 90 MPa, sowel as temperatuur, dan kan smelting bereik word. Hierdie ontdekking is gemaak terwyl hulle die eienskappe van diamant bestudeer het toe hulle probeer het om dit te sintetiseer. Maar dit was nie moontlik om hierdie materiaal van gesmelte grafiet te verkry nie.
Kristalrooster
Die kristalrooster van grafiet maak voorsiening vir die teenwoordigheid van koolstofatome. Dit het 'n gelaagde struktuur. Die afstand tussen individuele lae kan 0,335 nm bereik. In die rooster bind koolstofatome met drie ander koolstofatome.
Die rooster kan seskantig en ruitvormig wees. In elke laag is koolstofatome oorkant die sentrale dele van die seshoeke geleë. Laasgenoemde is in aangrensende lae, dan word die posisie van die lae herhaal, wat na een gebeur.
Produksie van kunsmatige grafiet
Grafiet en sy eienskappe is nie die enigste ding wat jy moet weet as jy in hierdie mineraal belangstel nie. Dit is ook belangrik om te vra oor die produksie van 'n kunsmatige variëteit. Dit verskil van 'n natuurlike materiaal deurdat die sintese 'n stof met gespesifiseerde parameters produseer.
Afval van petroleumkoks en steenkoolsand word in produksie gebruik. 'n Mengsel van fynkorrelige elemente word afgevuur, en dan vir ongeveer 5 weke afgekoel. Die impak van temperatuur in die eerste stadium gaan gepaard met sytot 1200 °C.
Om die teoretiese digtheid van grafiet te verhoog, word werkstukke met sand geïmpregneer. In die finale stadium vind grafitisering plaas, dit behels hittebehandeling van die materiaal in 'n spesiale oond, waar die temperatuur 3000 °C bereik. In hierdie geval is dit moontlik om 'n kristalrooster te vorm.
Hierdie grafiet het hoë termiese geleidingsvermoë en uitstekende elektriese geleiding. Die anisotropie van eienskappe is inherent aan 'n mineraal wat deur ekstrusie verkry word. Vandag word 'n nuwer tegnologie gebruik, wat isostatiese pers genoem word. Dit maak dit moontlik om 'n materiaal te vervaardig wat 'n lae wrywingskoëffisiënt het. Dit het isotropiese eienskappe.
Die digtheid van grafiet (g/cm3), wat tydens die ekstrusieproses verkry word, bereik 2,23. Dieselfde aanwyser vir die isostatiese herkristalliseerde variëteit, afhangende van die handelsmerk, kan 5 g/cm bereik 3. Sulke materiaal word gebruik vir die vervaardiging van groot-grootte spasies, waarvan die lengte en deursnee onderskeidelik 1000 en 500 mm is, asook vir die vervaardiging van gietonderdele en gietvorms wat anti-wrywing eienskappe het.
Hoofhandelsmerke
Vandag word die moontlikheid van sintese met verskillende korrelgroottes gebruik. Gevolglik kan grafiet geklassifiseer word in:
- grof;
- medium;
- fynkorrelig;
- fynkorrelig.
Elemente van die eerste bereik 'n deursnee van 3 000 mikron. As ons praat van 'n mediumkorrelvariëteit, dan is die korrelgrootte 500µm. Fynkorrelige grafietgraad MPG met 'n korrelgrootte van tot 50 mikron word onderskei. Daar is ook 'n fynkorrelige isotropiese mineraal van die MIG-1-handelsmerk, waarvan die deeltjies groottes van 30 tot 150 mikron het. Fynkorrelige grafiet en isostatiese grafiet het korrels tot 30 mikron groot, hul minimum deursnee is 1 mikron.
Gebruik kunsmatige grafiet
Jy ken reeds die digtheid van grafiet. Dit is egter ook belangrik om die gebruiksgebied van die kunsmatige variëteit te bestudeer. Dit word in alle industrieë toegepas. Elektrodes word gemaak van growwe korrels. Fynkorrelige strukturele gaan na die produksie van gevormde produkte wat 'n komplekse vorm het.
Die gebruik van 'n kunsmatige mineraal het dit moontlik gemaak om hoë presisie in die vervaardiging van onderdele te behaal. Vandag word toerusting vervaardig wat ten volle aan die standaarde van hierdie eeu voldoen.
Bykomende inligting oor digtheid en termiese uitsetting
Afhangende van die bymiddel, kan die hoogste digtheid van grafiet 5g/cm3 wees. Die minimum waarde is 2. Dit is inherent aan herkristalliseerde grafiet. Enkelkristalle het 'n hoë anisotropie, dit is as gevolg van die struktuur van die kristalrooster. In die basale vlakke is termiese uitsetting negatief tot 427 °C. Dit dui daarop dat die mineraal besig is om te krimp.
Met toenemende temperatuur neem die absolute waarde daarvan af. By die bogenoemde temperatuurvlak is termiese uitsetting positief. Ditloodreg op die basale vlakke gerig. Die temperatuur-uitsettingskoëffisiënt is amper onafhanklik van temperatuur en oorskry die waarde met meer as 20 keer in vergelyking met die gemiddelde absolute koëffisiënt vir die basale vlakke.
Wat nog moet jy weet oor duursaamheid
Die sterkte en digtheid van grafiet verander met toenemende temperatuur. Vir die meeste kunsmatige grafiete neem die treksterkte toe met 'n faktor van 2,5 met toenemende temperatuur. Die maksimum waarde bereik by 2800 °C.
Die druksterkte neem met 1,6 keer toe wanneer die temperatuur 2 200 °C bereik. Die skuif- en elastisiteitsmoduli verhoog met 1,6 keer wanneer die temperatuur 1 600 °C bereik.
Ten slot
Die vorm definieer die variëteite van grafiet, wat kan wees: lamellêr, skilferig en bolvormig. Vlok word ook koolstofuitgloeiing genoem. Grafiet is ook 'n mikrostrukturele bestanddeel van smeebare, grys rekbare yster en gekompakteerde grafiet gietyster. In hierdie geval is dit saamgestel uit koolstof en bepaal die spesifieke eienskappe van gietyster.
Hierdie materiaal is sowat 4 000 jaar gelede gebruik om inskripsies en tekeninge te skep. Sy naam kom van die woord "skryf". Die afsettings is geleë waar afsettings van bitumen en hardesteenkool aan hoë temperature blootgestel is.
